国内某工厂轴承生产
德国轴承生产流程
轴承之中国造vs.德国造
国内外轴承制造技术对比一、轴承套圈制造技术
套圈的一般加工过程为：锻造加工→车削加工→热处理加工→磨超加工。
1、套圈锻造加工。通过锻造加工消除金属内在缺陷，改善金相组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承的使用寿命。同时锻造质量水平，对产品的材料利用率和机械加工成本有重要影响。
目前，国内套圈锻造加工以热锻加工为主，就个体而言，我国的套圈锻造技术在某些企业的某些产品中已达到国外先进水平（或已采用先进的制造设备和加工工艺，如采用了高速镦锻工艺），但普遍的水平是采用热锻加工，以压力机锻造→辗扩成形生产线为主。锻造加热采用煤加热、煤气加热、油加热、具有一定经济实力的企业采用电加热。加热火耗损失为1%～3%，表面脱碳层深度为0.3～0.4mm，材料利用率为40%～50%。
0世纪80年代，我国广东、浙江、江苏一些中小型企业，在小型轴承套圈上推广了冷挤压工艺，对外径80mm≤φ≤mm的套圈采用了温挤工艺，φ≤80mm的套圈采用了冷辗扩工艺（目前行业上已扩大到φ≤mm以下），材料利用率达到60%以上。
国外轴承企业在0世纪60～70年代，中小型套圈已普遍采用了温挤、冷挤和冷辗扩工艺，特别是高速镦锻工艺的普遍应用使生产效率有了明显提高，产品质量和材料利用率均有提高。与国内普遍采用的锻造工艺相比，生产效率提高3～4倍，产品表面脱碳层深度≤0.mm，产品加工余量是普通方法的75%～65%，公差是普通方法的50%，几何精度如圆度、平行差等是普通方法的50%，产品批质量水平较高。
、套圈车削加工。套圈车削加工承担着快速去除毛坯硬化层，去除多余金属量，经济地取得产品的形状、粗加工尺寸和几何位置精度的任务，对精加工表面均匀地、合理地留一定深度的留量，并加工好非工作表面。因此，车削加工效率和产品质量对磨加工工序的生产效率、加工成本都有重要影响。
目前，国内套圈车削加工大多采用机群分散工序加工，由于锻件留量较大，一般工序为粗车→精车（软磨）的两循环加工，通常为单机作业，每人看管一台或台机床，切削速度基本在10m/分以下，加工路线较长，生产效率较低。车削用机床多为自动液压仿行机床或多刀半自动车床，采用刀具多为硬质合金焊接刀和机夹刀，使用中刀具切削性能的发挥受操作者技术水平影响较大。在加工精度上，一般中小型产品精车加工后尺寸分散度≤0.15mm，几何精度≤尺寸公差的一半。
在国外，目前套圈车削加工采用的有集中工序法，也有分散工序法。集中工序法多用于结构形状复杂的零件，采用数控机床一次装夹定位，机床配备有刀具库。加工中，各工序通过精确的程序设计而完成，产品加工精度受人为因素影响较小。分散工序法多用于大批量单品种的加工中，采用自动化连线的方式加工。
广泛使用的刀具是硬质合金涂层机夹刀片，其切削速度达到m/分～50m/分，生产效率明显高于国内。由于采用了先进的毛坯加工技术，因此国外套圈毛坯留量小，尺寸分散度小，车削加工一般为单循环完成，有效地缩短了加工周期。如：日本NTN的车工配套厂，车削圆锥滚子轴承套圈，每人看管14台设备，由此可见其设备精度及生产工艺的稳定性，生产节拍的一致性，生产效率的高效性。
3、套圈热处理。轴承热处理是轴承加工的关键工序，其产品质量不仅影响冷加工的磨削效率，影响产品的材料利用率，而且直接影响产品的使用性能。
在国内，全行业热处理装备水平和工艺水平差异较大。目前，虽然保护气氛热处理生产线已占主导地位，约占热处理装备的60%，但可控气氛热处理覆盖面仅占10%左右。
在实际生产中，保护气氛热处理工艺和氧化气氛热处理工艺均有使用。热处理质量水平受设备影响和人为因素较多，产品表面脱、贫碳深度按JB/T-控制，最小为0.05mm，对于大型产品脱碳层深度最大达到0.mm。产品热处理变形较大，一般企业按JB/T-控制，变形量达到产品单边磨削余量的/3，质量较好的企业按企业内部标准控制，变形量控制在JB/T-规定的70%～50%，变形量的大小对磨削余量和磨削效率有较大的影响。此外，部分企业已基本掌握了贝氏体等温淬火工艺。
在国外轴承工业发达国家，0世纪80年代已普及了可控气氛热处理工艺，即在保护气氛中采用严格的碳势控制，使热处理后零件性能得到提高，表面脱碳层深度仅为0.01～0.0mm，零件表面光亮，产品硬度一致，表面脱碳、淬火裂纹大大减少，因此磨削余量可减少30%～50%，可以有效提高后工序的生产效率。
近年来国外还发展了以下己方面的热处理新技术：精密热处理。根据零件的使用要求，材料性能及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到最佳性能，同时充分保证优化工艺的稳定性实现产品质量分散度很小的目的。
贝氏体等温淬火工艺。为得到具有较好抗冲击韧性、断裂韧性、耐磨性和良好尺寸稳定性的产品而开展的新技术。清洁热处理。为解决热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等工业污染所进行的新工艺。
4、套圈的磨削、超精加工。在轴承制造中，磨削、超精加工所占的劳动量较大，成本较高，是保证零件尺寸精度、几何精度和成品质量的关键工序。
目前国内轴承行业的一般磨削、超精工艺过程为：
外圈：平面磨削→外径磨削→沟（滚）道磨削→沟（滚）道超精。
内圈：平面磨削→内外径磨削→沟（滚）道磨削→沟（滚）道超精。
在实际生产中，视产品精度要求在以上过程中增加附加回火工序，或对各表面进行二循环、三循环加工。磨削过程多采用单机加工，有条件的大型企业建有自动化生产线，特别是近年来低噪音球轴承的生产大多采用自动化生产线。
改革开放以来，我国轴承行业有了较快发展，特别是磨超生产工艺有了较大的改进，先进的磨削方法正在逐步取代传统的加工工艺，如沟道切入磨取代了摆头磨，双端面磨削、沟道（滚道）超精工艺及支沟磨沟工艺已普遍应用，高速磨削也已开始应用。
但是相对于国外轴承的磨超加工，我们还存在较大差距，这些差距与加工装备的先进性有着相当大的关系，如目前国内中小型产品的加工，较先进水平的设备为：端面磨削和无心磨削多采用PC可编程控制，自动或手动送料，人工机外测量，手动补偿，磨削速度V=35～45m/s。沟（滚）道、内径磨削采用PC可编程序或CNC数控机床，使用一般的刚玉类砂轮，磨削速度V=45～60m/s。
在国外先进的轴承制造企业，端面、外径磨削采用CNC数控机床自动送料，在线自动测量、自动补偿，磨削速度V=45m/s。沟道、内径磨削已全部采用CNC数控机床，生产过程实现全线自动化，全部工序由计算机集中控制，所有工艺参数和生产节拍严格按图纸设计控制，砂轮线速度达到V=60m/s。
在瑞典的SKF工厂磨加工工序的内沟磨削速度已达到V=10m/s。特别是使用磨削性能优良的CBN砂轮，使生产效率明显提高，例如：日本NSK的球轴承磨工线，工艺过程与国内基本相同，但每个操作者可以看管36台设备，而国内最好的情况是一人看管一条生产线。
不同的工艺水平，产品质量水平也有一定差异，就目前国内较先进的工艺水平与国外先进企业相比，在尺寸精度上：同一类型，同一尺寸段的产品，平面尺寸分散度比国外大5～15μm，外径尺寸分散度大1～μm，内径尺寸分散度大～5μm。在几何精度上：平行差大～5μm，外表面圆度大0.5～μm，内表面圆度基本相同。由此可见，产品的批质量水平较国外先进企业有较大的差距。
二、轴承滚动体制造技术
滚动体在滚动轴承中是承受负荷并与轴承的动态性能直接相关的零件，在理论上，滚动体对轴承寿命的影响仅次于内圈，对于低噪音轴承来说，滚动体对振动值的影响是第一位的，因此，滚动体的质量水平对轴承的成品质量水平有着重要的影响。
1、滚子加工。就基本工艺过程而言，目前国内、外滚子加工过程相似，主要工艺过程为：成形（冷镦、车削、热冲、锻造）→软磨→热处理→硬磨（端面、滚动面）→超精。
多年来，国内大部分滚子产品的设计基本停留在上个世纪50～60年代水平，同时受设备、工装、原材料、管理水平、工序质量控制能力和传统习惯的制约导致滚子生产工艺路线长，加工留量大，加工遍数多，辅助工序多，上、下料次数多，许多企业工艺方法、切削规范多年不变，新装备、新方法、新工艺应用较少。
在轴承滚子制造行业，生产设备基本上仍是上世纪50～60年代水平，φ4mm以下滚子成形工序仍普遍使用Z31-5、Z31-13冷镦机。采用盘料或直条料开式切料，切料变形大，一次成型形位公差和尺寸（留量）大，外观质量差，综合材料利用率低。后工序加工（硬磨），国内普遍使用的M、XF一般滚子专用磨床，就圆锥滚子而言，其产品加工精度一般达到JB/T-规定的Ⅲ级质量水平，没有企业能够稳定达到批量生产JB/T-规定的Ⅰ级滚子水平。
国外先进的加工方法多为成型工序使用高速双击冷镦机成形，封闭切料，成形公差小、留量小，综合材料利用率较高。例如φ＜3mm的滚子成型误差＜0.1mm，生产效率60～00次/分。φ3mm以上时采用车削成型加工。
后工序加工（硬磨），国外先进企业采用高速高精度全自动磨床，产品质量水平在圆度误差批量直径变动量、圆锥角变动量的精度上与国内相比均提高1倍，表面粗糙度水平提高4倍以上，圆锥滚子综合精度稳定达到JB/T-规定的Ⅰ级水平，SKF的滚子已达到JB/T-规定的0级滚子水平，年全国轴承行业质检中心对SKF上海公司的圆锥滚子轴承的抽检证明，其达到加速度型Z-5dB振动值水平的圆锥滚子轴承使用的滚子即为JB/T-规定的0级滚子。
对于圆柱滚子外径磨削，国产设备基本达到产品要求，但端面终磨和精研设备精度难于满足加工Ⅰ级滚子的要求，特别是端面圆跳动和表面粗糙度的要求距世界先进企业仍有很大差距。
目前，调心滚子外径磨床加工精度已接近国外设备水平，因此调心滚子的磨加工精度接近国外水平，但多年来φ≥0mm的大型球面滚子外径超精工艺难以实现，在表面质量上存在一定差距。但是，随着年洛阳轴承集团公司大型球面滚子（0mm≤φ≤40mm）超精机的成功研制，这一问题将逐步得到解决。
、钢球加工。目前，国内外钢球的加工方法、一般工艺过程基本一样，主要加工过程为：成型→光球→热处理→硬磨→强化处理→初研→精研。成型方式国内外也基本一样，即：钢球直径φ≤5.4mm采用冷镦下料，5.4mm＜φ≤50mm采用热镦或热轧下料，φ＞50采用锻造下料。国内的光球工艺已基本取代了原来的锉削和软磨工艺，表面强化处理工艺也已应用。
近年来，随着球轴承振动值水平的不断提高，对钢球的质量要求也越来越高，为了快速有效提高钢球的精度水平，有条件的企业正在逐步应用先进工艺，如新型水剂研磨液的应用，树脂砂轮以磨代研工艺的应用等。
虽然目前钢球的制造工艺过程、方法与国外先进企业相似或相近，先进工艺也正在逐步应用，但是整个行业发展水平很不均衡，特别是成型工序在生产效率、成型误差、产品总留量上都与先进水平有着较大差距，热处理和精研工序也有一定的差距。
主要表现在：①仍有一部分球坯采用球形球坯形状，而国外先进企业已普遍采用锥鼓形球坯工艺。与球形球坯相比：锥鼓形球坯消除了压嵌废品，环带直径方向厚度减少，提高了材料利用率；调整机床时间缩短，提高了生产效率；金属流线紧密，露头少，使用寿命长。
②使用一般的冷镦设备成型，国外先进企业多采用高速高精度冷镦机成型。以φ7.为例，国内工艺与先进工艺相比，产品总留量分别为0.55mm和0.35mm，成型误差分别为0.0mm和0.03mm，生产效率分别为次/分和～90次/分。
③在热处理方面，保护气氛淬火工艺和氧化气氛淬火工艺并存，很少有可控碳势保护气氛淬火。国内工艺和国外先进工艺相比，对于φ≤30mm的钢球，热处理后产品表面脱碳层深度和硬度均匀性分别为0.06mm和0.01mm，对于φ≤mm的钢球，单粒硬度差分别为1HRC和0.5HRC。大尺寸段的钢球同样存在这样的差距。
④在硬磨和精研加工上，由于国外先进企业使用了高精度的磨、研设备，与国内同工序相比产品质量明显提高。以φ7.的表面粗糙度值为例，硬磨后Ra分别为0.8μm和0.μm，精研1后Ra分别为0.05μm和0.μm，精研后Ra分别为0.00μm和0.μm。
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